Молекулярные компьютеры — дозорные здоровья

Израильские ученые создали молекулярный компьютер, который работает на базе ферментов. Авторы разработки — Итамар Вильнер и его коллеги из Иерусалимского университета — полагают, что работающие на ферментах компьютеры со временем можно будет имплантировать в организм человека, чтобы, например, приспособить «подачу» лекарственных средств к особенностям обмена веществ каждого пациента.

В этом компьютере задействованы два фермента — дегидрогеназа глюкозы и пероксидаза хрена, которые дают начало двум сцепленным химическим реакциям. Еще два химических компонента — пероксид водорода и глюкозу использовали в качестве входных данных. Их наличие соответствовало бинарной единице, отсутствие — нулю. Химический результат реакции определялся зрительно.

Ферментный компьютер выполняет две фундаментальные логические операции: логическое И (возвращает значение «истина» только когда обе переменные равны «1») и исключающее ИЛИ (высказывание истинно, когда значения переменных не совпадают). Добавление еще двух компонентов — глюкозы оксидазы и каталазы — позволило «связать» эти две функции, чтобы реализовать операцию двоичного сложения.

Ферменты давно помогают осуществлять вычисления на базе специальным образом закодированных ДНК. Подобные ДНК-компьютеры способны в будущем превзойти по скорости и мощи современные кремниевые компьютеры, так как могут осуществлять параллельные вычисления (обычный компьютер за единицу времени выполняет лишь одну операцию). Кроме того, в таких компьютерах велика плотность «упаковки» информации. Создатели нового компьютера за скоростью пока не гонятся — их детище тратит на одно вычисление несколько минут. Они планируют встраивать его в биосенсоры, чтобы контролировать дозировку лекарств.

Многие специалисты полагают, что у подобных компьютеров большое будущее. Для их дальнейшего развития необходимо совершенствование счетчиков, которые, будучи внедренными в живую клетку, станут отвечать за интеллектуальную доставку лекарственных средств. Тогда, например, препарат будет генерироваться в очаге болезни. На базе счетчиков планируется создать биологические «клапаны безопасности», которые блокируют неконтролируемое распространение искусственно созданных клеток.